刘延明，毛文友，李丽波

（黑龙江省引嫩工程管理处，黑龙江安达 151400）

1 渠道滑坡种类

北方输水渠道多为土方开挖明渠，经过多年运行大部分渠道出现边坡坍塌、滑坡现象，严重处岸线退至坝脚，部分地段裂缝长达数公里。滑坡是土方明渠变形的一个重要原因。渠道滑坡主要有板状滑坡、圆弧滑坡、复合式渠岸滑坡和地表冲刷引起的滑坡等几种类型。

2 渠道滑坡及稳定性简要分析

当渠岸承受作用力（或因渠岸以上土壤重量，或因渗透流力而引起的剪应力）超过岸坡土壤的最大抗剪强度时，渠岸就将发生坍塌。以土壤抗剪强度与土壤承受的剪应力之比定义为安全系数。

当Fs=1.0时，坍塌即将发生;若增大Fs值，稳定性将随之逐渐增大。

给出了土壤抗剪强度的计算公式，针对不同土壤和条件，有以下几种情况。

1）当黏聚性的黏土因应力快速变化而发生剪切破坏时，剪切过程随即发生。但总体积并无变化，因为没有足够时间供土壤排水。在此情况下，黏土的特性就如其抗剪角度为零，其抗剪强度由下式给定。

式中：CU为未排水黏土强度。

2）若剪切过程发展缓慢，足以供土壤排水（从而体积发生变化），则抗剪强度可按有效应力关系给出下公式。

式中：'表示有效应力参数，而σ'=σ-u，其中u为该种土壤的单元孔隙水压力。

荷载变化缓慢的天然岸坡属于这种类型，对些进行稳定性分析时，需考虑渗透性和地下水位等因素。

3）对于非黏聚性的土壤（如粗砂和砾石），由于c'为零，抗剪强度按下式计算：

4）平面滑动分析是研究单个板状或楔形的土体的稳定性问题，需考虑的主要作用力是楔体或板块的重力，作用在潜在坍塌面上的法向力，以及作用在该抗滑面上的的剪切力（如图1所示）。在分析中首先假定潜在的坍塌面，并估算出安全系数。尔后，分析研究其它可能的坍塌面。抗滑动坍塌的安全系数一般表达式为：

式中：α为渠岸坡度;β为潜在坍塌面的角度;H为坡高。

5）与上述的平面滑坡分析同理，圆弧滑坡必须分析一系列潜在滑动面，以确定安全系数最小的滑动面。通过分析，即可找出将发生滑坡的潜在滑动面。分析圆弧滑坡的简单方法是设定一个圆弧滑动面（如图2所示）。分析的过程首先是建立土条重量相对于圆心的扰动力矩和沿滑动面作用的切向抗力所引起的阻抗力矩的方程式。

目前比较通用的方法是将扇形土体分成一系列土条，然后估算作用在土条上的力（图3所示）为简便起见，假定土条之间的力抵消了。并且在各土条内，只有重力和沿滑动面的剪切力保持均衡。这种方法应用较为方便。而且可包容土壤参数中的各种变量及各条之间的孔隙水压力。此外，拉裂缝（干的和充水的裂缝）存在的影响也可包括在分析之中。对所有土条，按每一条的作用力求和，给出安全系数表达式如下：

式中：W为土条重量;L为其沿滑动面量测的长度。

6）复合式渠岸的坍塌取决于各土层的特性及厚度，以及其相对位置。一般来说，在岸坡下面的砂/砾石层受到更快速的表面冲刷，造成上部黏性渠岸的潜淘。若复合渠岸比较高，上部黏性渠岸相当厚，且其上还覆盖有一层软弱层，则可能在两土层之间的接触面发生运动而引起圆弧滑坡。当渠岸土层足够厚时，则可能发生板状坍塌。对于较低矮的复合渠岸，潜淘可能形成较大“悬崖”。这种悬空的土体将发生受拉崩塌埂式崩塌。

图1 平面滑动分析示意图

图2 圆弧滑动面示意图

图3 土条作用力示意图

[1]钱德玲.土力学[M].北京：中国建筑工业出版社，2009.